| Research Abstract |
噴霧火炎は複雑系としての性格を持ち,選択的火炎伝ぱによる油滴クラスターの形成と,その結果として生じる階層的油滴群燃焼構造は,再現と予測が極めて困難である.特に,高温雰囲気中に噴射された噴霧の着火挙動は複雑で,僅かの条件の変化で着火遅れが著しく変化し,その再現が困難である.たとえば,本研究の準備段階で,3種類の実験装置を試作したが,装置によって着火遅れデータが大きく変化した.現用の実験装置においても,装置に僅かな手直しを加える度に,着火遅れのデータがかなり変化した.このことから,噴霧の自発着火挙動は高温空気の流れ場や温度場に著しく敏感で,高温空気-噴霧系は初期条件に敏感な複雑系の性質を備えていることが分かった.そのことと,着火の検出方法や検出感度が研究者によって異なることが,これまでの着火遅れデータが研究者ごとに著しく異なる原因である.このことは,着火遅れのデータベースが設計に利用できるかどうかという深刻な問題を提起する.
そこで,高温空気流中に直角に液体燃料を噴射して,空気流の流速,乱れ,温度などの諸因子が着火挙動や着火遅れに及ぼす影響を調べた.また,対向壁面への噴霧の衝突が,噴霧の着火遅れに及ぼす影響も検討した.さらに,われわれが以前に衝撃波管を用いて,噴霧の着火遅れに及ぼす乱れの影響や着火の検出方法の影響を調べた結果との対比を行った.その結果,対向壁面にキャビティを設け,壁面への噴霧の衝突を防止すると着火挙動が大きく変化し,着火過程が基本的に混合律速となること,その場合,流速と温度に着火可能下限値が,着火遅れ時間に着火可能上限値が存在し,それらの値は乱れ強さによって変化することが判明した.壁面衝突があると,着火遅れは長引くが,着火可能領域は広くなる.
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